Análisis de imágenes astronómicas

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1 Título: Módulo: Técnicas informáticas y análisis de datos Créditos: 3ECTS Código: 06MAST v1

2 1.Organización general Datos de la asignatura MÓDULO ASIGNATURA Carácter Técnicas informáticas y análisis de datos (3 ECTS) Obligatorio Cuatrimestre 2º Idioma en que se imparte Requisitos previos Castellano Sin requisitos previos 2

3 Introducción Las placas fotográficas han sido el principal medio de almacenamiento de información para los astrónomos durante más de 130 años. Hoy en día los astrónomos utilizan cámaras CCD para obtener imágenes digitales del cielo. Antes de poder utilizar una imagen digital es necesario limpiar dicha imagen de los efectos instrumentales. La asignatura Análisis de Imágenes Astronómicas explica cómo realizar estas correcciones y qué tipo de información física se puede extraer de ellas. Objetivos generales Los objetivos propios de la asignatura son: Identificar los factores que intervienen en la obtención de una imagen digital. Corregir y limpiar una imagen digital de todos aquellos factores que no son consecuencia de los fotones de origen celeste. Valorar la calidad de una imagen mediante la estimación del seeing y del cociente señal-ruido. Medir la cantidad de luz procedente de una estrella y convertir esa medida en un valor con significado físico. Aprender a extraer información de los parámetros de una línea espectral. Competencias y resultados de aprendizaje COMPETENCIAS BÁSICAS Y GENERALES CB1 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio CB3 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios CB4 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades CB5 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo. CG1 - Que los y las estudiantes adopten una actitud de actualización y aprendizaje 3

4 permanente en todos los campos de interés de su profesión. CG2 - Que los y las estudiantes evalúen, con criterios científicos adecuados a estándares internacionales, la relevancia de una investigación en Astronomía, su calidad y proyección futura. CG3 - Que los y las estudiantes identifiquen y analicen problemas astronómicos complejos. CG4 - Que los y las estudiantes desarrollen habilidades para obtener y analizar información desde diferentes fuentes. CG6 - Que los y las estudiantes adquieran destrezas en la comunicación de textos científicos, conclusiones de un experimento, investigación o proyecto de Astronomía, tanto a la comunidad científica como al público general. CG7 - Que los y las estudiantes profundicen la capacidad de adentrarse en nuevos campos de estudio de modo independiente, a través de la lectura de publicaciones científicas y otras fuentes de aprendizaje. CG8 - Que los y las estudiantes ejecuten, bajo supervisión, una actividad de investigación en el área de la Astronomía, analizar los resultados, evaluando el margen de error, extraer conclusiones, compararlas con las predicciones teóricas y con los datos publicados en ese campo, y redactar una memoria de la tarea llevada a cabo. CG9 - Que los y las estudiantes sepan utilizar aplicaciones informáticas de análisis estadístico, cálculo, visualización gráfica u otras para experimentar y resolver problemas en ámbito astronómico y científico. CG10 - Que los y las estudiantes sean capaces de desarrollar el sentido de la responsabilidad, la actitud crítica y la ética profesional en el ámbito de la investigación científica. COMPETENCIAS TRANSVERSALES DEL MÓDULO CT1. - Que los y las estudiantes se especialicen en el uso eficiente y eficaz de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación aplicadas al ámbito de estudio. CT2. - Que los y las estudiantes adquieran un dominio del lenguaje específico propio del área de estudio. CT3 - Que los y las estudiantes tengan una actitud proactiva hacia los Derechos Humanos, el respeto a la igualdad de género, hacia la multiculturalidad y a la diferencia, y rechacen cualquier tipo de discriminación hacia personas con discapacidad. CT4 - Que los y las estudiantes asuman un compromiso con la calidad en el ámbito de su vida profesional. CT5 - Que los y las estudiantes adquieran un nivel de madurez intelectual que les permita participar críticamente en los procesos de innovación científica y tecnológica. CT6 - Que los y las estudiantes desarrollen actitudes que impliquen un compromiso claro con la ética profesional. CT7 - Que los y las estudiantes adquieran habilidades que favorezcan su 4

5 aprendizaje de forma autónoma a lo largo de su vida. CT8 - Que los y las estudiantes desarrollen una sensibilidad hacia la sostenibilidad. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DEL MÓDULO CE1 - Que los estudiantes conozcan en profundidad de los temas actuales de la Astronomía contemporánea referentes a los constituyentes del universo. CE2 - Que los estudiantes conozcan las bases científicas de la Astronomía como ciencia. CE3 - Que los estudiantes se familiaricen con la comunicación de conceptos y resultados astronómicos a un público diversificado. CE4 - Que los estudiantes adquieran una visión de conjunto de los componentes del Sistema Solar, incluyendo su formación y las características propias. CE12 - Que los estudiantes se familiaricen con las técnicas observacionales más actuales utilizadas en la exploración del Cosmos. CE13 - Que los estudiantes profundicen en los aspectos teóricos y técnicos relacionados con las tecnologías más avanzadas en la observación astronómica, el uso de detectores y el análisis de los datos obtenidos. CE14 - Que los estudiantes conozcan y sean capaces de hacer uso de los métodos y técnicas de investigación en Astronomía y Astrofísica. RESULTADOS DE APRENDIZAJE Al finalizar esta asignatura se espera que el estudiante sea capaz de: RA. 1.- Entender los principios básicos del funcionamiento de una cámara CCD y el procedimiento de obtención de imágenes astronómicas. RA. 2.- Conocer los errores instrumentales contenidos en una imagen astronómica y los mecanismos para su eliminación. RA. 3.- Extraer la fotometría de objetos astronómicos a partir de una imagen y de calcular las magnitudes estándares de estrellas fuera de atmósfera 5

6 2. Temario Contenidos 1. Cámaras CCD 1.1. Funcionamiento de una CCD 1.2. Caracterización de una CCD 2. Reducción y calibración de imágenes de CCD 2.1. Nivel de bias 2.2. Corriente oscura 2.3. Flat field 3. Análisis de imágenes CCD 3.1.Fuentes puntuales Centrar la imagen Seeing astronómico Relación señal/ruido 3.2. Fuentes extensas Classificación de galaxias elípticas 4. Fotometría 4.1. Fotometría de apertura. Magnitudes instrumentales Extinción atmosférica Estrellas estándar y ecuaciones de transformación 4.4. Obtener la magnitud instrumental de muchas estrellas 5. Espectros estelares 5.1. Componentes de un espectro estelar 5.2. Caracterización del perfil de línea espectral Anchura equivalente Full Width at Half Maximum (FWHM) Intensidad máxima 5.3. Clasificación espectral Tipos espectrales Clases de luminosidad 6

7 3. Metodología 1. Materiales docentes El día de inicio de la asignatura, en el menú de herramientas Recursos y Materiales, estará a disposición del estudiante los materiales docentes de la asignatura organizados por carpetas: Carpeta 01. Materiales docentes : Manual de la asignatura: manual que recoge los contenidos teóricos de la asignatura y que ha sido elaborado por el profesor de la materia. Documento multimedia (elearning SCORM): documento interactivo que presenta una síntesis de los contenidos más importantes de la asignatura. Permite dar un repaso general a la asignatura antes de las videoconferencias teóricas con el profesor. Carpeta 02. Materiales del profesor : Carpeta donde el profesor de la asignatura subirá material adicional. Carpeta 03. Videos de la asignatura : En este espacio el alumno tendrá a disposición los videos docentes de la asignatura. Se trata de clases grabadas que podrán visionarse sin franja horaria a lo largo de toda la materia. 2. Clases teóricas Durante el transcurso de la materia, el profesor responsable de la misma impartirá clases magistrales por videoconferencia, donde se profundizará en temas relacionados con la materia. Estas clases deberán seguirse en el horario establecido en la planificación de cada materia, si bien quedarán grabadas para un posible visionado posterior. 3. Actividades guiadas Con el fin de profundizar y de tratar temas relacionados con cada materia se realizarán varias actividades guiadas por parte del profesor a través de videoconferencia. Estas clases deberán seguirse en el horario establecido en la planificación de cada materia, si bien quedarán grabadas para un posible visionado posterior. > Revise el apartado de actividades formativas de la presente guía donde se especifica el trabajo del alumno asociado a estas actividades. 4. Foro Docente La herramienta del Foro Docente será empleada de forma asíncrona para tratar temas de debate planteados por el profesorado de la VIU. Como se indica en el siguiente apartado, esta herramienta también se empleará para resolver las dudas del alumnado en el hilo denominado Tutorías. 7

8 > Revise el apartado de actividades formativas de la presente guía donde se especifica el trabajo del alumno asociado al foro. 5. Tutorías a. Tutorías colectivas Se impartirán de forma síncrona mediante videoconferencias al inicio y al final de la materia. En la primera se presentará la materia (profesorado, planificación y material recomendado) y la segunda estará destinada a resolver las dudas planteadas por el alumnado, a su valoración sobre el desarrollo de la materia, y a la preparación de la evaluación. Estas clases deberán seguirse en el horario establecido en la planificación de cada materia, si bien quedarán grabadas para un posible visionado posterior. b. Tutoría individual El alumnado dispondrá del apartado Tutorías dentro del Foro Docente de cada materia para plantear sus dudas en relación con la misma. De esta manera, el profesorado de la VIU podrá atender a todos los alumnos y alumnas lo más pronto posible, preparando previamente el material a trabajar para resolver sus dudas. El profesorado de la VIU responderá a las dudas en un intervalo de dos o tres días. Existirá, además, un apartado dedicado a preguntas sobre el material teórico, en el que se recogerán las dudas para que el profesor las resuelva durante las sesiones de videoconferencia. 6. Seminario Como complemento a la materia impartida, en cada asignatura se realizarán actividades participativas sobre revisión bibliográfica, temas de interés y actualidad sobre la materia, temas de iniciación a la investigación o uso de herramientas TIC, que se impartirán por el profesorado de la VIU de forma síncrona mediante la herramienta de videoconferencia. > Revise el apartado de actividades formativas de la presente guía donde se especifica el trabajo del alumno asociado a los seminarios. 7. Trabajo autónomo en grupo El alumnado, a lo largo de cada una de las materias, tendrá la posibilidad de establecer debates y puestas en común en torno a los materiales docentes. 8. Trabajo autónomo del alumnado Es necesaria una implicación del alumnado que incluya la lectura crítica de la bibliografía, el estudio sistemático de temas, la reflexión sobre los problemas planteados, la resolución de las actividades planteadas, la búsqueda, análisis y elaboración de información, etc. El profesorado propio de la Universidad seguirá teniendo una función de guía, pero se exigirá al estudiante que opine, resuelva, consulte y ponga en práctica todo aquello que ha aprendido. 8

9 4. Evaluación Sistema de evaluación El Modelo de Evaluación de estudiantes en la VIU se sustenta en los principios del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), y está adaptado a la estructura de formación virtual propia de esta Universidad. De este modo, se dirige a la evaluación de competencias. De acuerdo con la descripción que se da en la Guía Docente General del título presentamos un resumen de la distribución de los porcentajes de evaluación. Evaluación Evaluación continua* 60% (mínimo 5/10) Evaluación sumativa* 40% (mínimo 5/10) Evaluación continua de las Asignaturas** (portafolio) Examen final Prueba sumativa y final teórico-práctica (preguntas abiertas, preguntas de prueba objetiva, examen truncado, etc.) *Es requisito indispensable para superar la asignatura aprobar cada apartado. 9

10 5. Bibliografía Bradt, Hale (2004), Astronomy Methods, Cambridge University Press. Howell, Steve B. (2006), Handbook of CCD Astronomy, second edition, Cambridge University Press. Walter, Gordon (1989), Astronomical Observations: an optical perspective, Cambridge University Press. 10